Fiche de révision : Contrôle traductionnel et régulations

📋 Plan du Cours

1. Étapes générales de la traduction
2. Traduction procaryote et eucaryote
3. Régulateurs généraux procaryotes
4. Autorégulation et riboswitches
5. Système IRE eucaryote
6. Traduction localisée
7. Réticulum endoplasmique rugueux
8. Dégradation des ARNm non-sens

📖 1. Étapes générales de la traduction

📝 Points essentiels

• 🔄 La traduction comprend trois étapes successives:

  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison

• L’initiation est l’étape régulée de la traduction, car une protéine mal traduite et non terminée peut être toxique pour la cellule.

• Pendant l’élongation, le ribosome se déplace de l’extrémité 5′ vers l’extrémité 3′ de l’ARNm au fur et à mesure que les ARNt incorporent les acides aminés.

📌 Lorsque le ribosome atteint un codon stop, celui-ci ne code aucun acide aminé et un facteur de terminaison occupe le site A pour arrêter la traduction.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison

📖 2. Traduction procaryote et eucaryote

📝 Points essentiels

📌 Chez les procaryotes, transcription et traduction sont couplées, tandis que chez les eucaryotes l’ARNm mature est exporté du noyau avant d’être traduit dans le cytoplasme.

• L’ARNm procaryote contient:

  • Une séquence codante
  • Un codon AUG
  • Un codon stop
  • Une région 5′-UTR
  • Une région 3′-UTR
  • Un site RBS ou Shine-Dalgarno

• Chez les bactéries, l’initiation commence par l’interaction entre la sous-unité 30S et le RBS, puis l’ARNt initiateur portant la N-formylméthionine est recruté avec IF1, IF2-GTP et IF3, avant l’hydrolyse du GTP, l’arrivée de la sous-unité 50S et le départ des facteurs d’initiation.

• Chez les eucaryotes, la coiffe 5′ recrute eIF4E et la queue poly(A) fixe PABP ; leur interaction avec eIF4G circularise l’ARNm et permet le recrutement du complexe 43S, qui balaie l’ARNm jusqu’au premier AUG.

💡 Astuce mémo

Procaryote : traduction couplée ; eucaryote : noyau puis cytoplasme

📖 3. Régulateurs généraux procaryotes

★ À maîtriser

📌 La protéine CsrA, homodimère codé par csrA, se fixe sur la région 5′-UTR des ARNm au niveau du codon GGA et peut réprimer ou activer leur traduction.

• Lorsque CsrA masque le RBS et expose l’extrémité 5′, le ribosome ne peut plus se fixer, les RNases peuvent agir et l’ARNm est dégradé.

• Lorsque CsrA masque l’extrémité 5′ et démasque ou rend plus accessible le RBS, elle protège l’ARNm des RNases et permet ou favorise sa traduction.

Compléments

• Chez les bactéries, le système Csr comprend notamment la protéine CsrA chez E. coli et la protéine Rsm chez Erwinia c., qui contribuent à l’alternance entre croissance exponentielle et phase stationnaire.

💡 Astuce mémo

CsrA masque le RBS → traduction réprimée ou favorisée selon la cible

📖 4. Autorégulation et riboswitches

🔑 Notions clés & Définitions

• Autorégulation de ThrS : L’autorégulation de ThrS est le rétro-contrôle négatif par lequel la threonyl-ARNt synthetase, lorsqu’elle est abondante, se fixe sur le 5′-UTR de son propre ARNm, masque le RBS et entraîne la dégradation de l’ARNm.
• Riboswitch : Structure d’ARN située dans le 5′-UTR d’un ARNm, composée d’un aptamère qui lie un ligand et d’une plateforme d’expression qui modifie l’expression du gène.

★ À maîtriser

📌 La fixation du ligand sur l’aptamère du riboswitch modifie la structure de la plateforme d’expression et peut bloquer ou activer la traduction.

• Lorsque la concentration en tyrosine est faible, les ARNttyr non liés se fixent à la séquence 5′-UAC-3′ de la T-box de l’ARNm tyrS, rendent le RBS accessible et favorisent la traduction de la tyrosyl-ARNt synthetase.

Compléments

• Environ 2 % du génome de Bacillus subtilis est sous le contrôle de riboswitches.

💡 Astuce mémo

ThrS agit sur son propre ARNm ; le riboswitch agit sans protéine

📖 5. Système IRE eucaryote

🔑 Notions clés & Définitions

• Système IRE : Mécanisme de contrôle de l’homéostasie du fer dans lequel des protéines régulatrices du fer, les IRP, contrôlent la production de ferritine et de transferrine en se liant à leurs ARNm.

📝 Points essentiels

• Lorsque la concentration en fer est élevée, l’IRP liée au fer ne se fixe plus au 5′-UTR de l’ARNm de la ferritine, ce qui permet la traduction et augmente la quantité de ferritine.

• Lorsque la concentration en fer est faible, l’IRP non liée au fer se fixe au 5′-UTR de l’ARNm de la ferritine, empêche la fixation du ribosome et provoque la répression puis la dégradation de l’ARNm.

• Lorsque la concentration en fer est élevée, l’IRP ne protège plus le 3′-UTR de l’ARNm de la transferrine, ce qui permet sa dégradation et diminue la quantité de transferrine.

• Lorsque la concentration en fer est faible, l’IRP se fixe au 3′-UTR de l’ARNm de la transferrine, le protège des RNases et permet son maintien puis sa traduction.

💡 Astuce mémo

Ferritine : contrôle de l’initiation ; transferrine : stabilité de l’ARNm

📖 6. Traduction localisée

★ À maîtriser

📌 Dans le cytoplasme de la cellule mère, Puf6 et Khd1 empêchent l’association des sous-unités 60S et 40S au complexe ARNm d’Ash1, ce qui bloque la traduction d’ASH1.

• She2 transporte le complexe d’ARNm d’Ash1 vers la cellule fille, où les kinases membranaires Ck2 phosphorylent Puf6 et Khd1, provoquent leur dissociation et permettent la traduction d’ASH1.

• La protéine ASH1 est présente dans la cellule fille et empêche cette cellule de changer de type sexuel, tandis que seule la cellule mère peut effectuer ce changement.

Compléments

• Dans la levure Saccharomyces cerevisiae, l’ARNm d’Ash1 est associé à Puf6 et She2 dans le noyau, exporté dans le cytoplasme de la cellule mère, puis associé à Khd1.

💡 Astuce mémo

Complexe nucléaire → transport → phosphorylation → traduction dans la cellule fille

📖 7. Réticulum endoplasmique rugueux

🔑 Notions clés & Définitions

• Réticulum endoplasmique rugueux : Site où les ribosomes traduisent et replient les protéines destinées aux membranes ou à la sécrétion.

★ À maîtriser

• Les ribosomes fixés à la surface externe du réticulum endoplasmique injectent les protéines nouvellement synthétisées dans sa lumière à travers un pore au fur et à mesure de la traduction.

Compléments

• Dans la lumière du réticulum endoplasmique, les protéines subissent une maturation puis sont transportées vers l’appareil de Golgi dans des vésicules.

💡 Astuce mémo

Des ribosomes posés sur le réticulum injectent les protéines dans sa lumière

📖 8. Dégradation des ARNm non-sens

🔑 Notions clés & Définitions

• Nonsense-mediated decay : Mécanisme de contrôle qualité qui élimine, dans le cytoplasme des eucaryotes, les ARNm comportant un codon stop prématuré afin d’éviter la production de protéines tronquées.

★ À maîtriser

• Un codon stop prématuré peut résulter de:

  • Une erreur de transcription
  • Une mutation
  • Une erreur d’épissage

• Chez les mammifères, les complexes EJC déposés aux jonctions entre exons sont normalement retirés par le ribosome ; si un codon stop prématuré laisse des EJC en aval, cela déclenche la dégradation de l’ARNm par des RNases, notamment des endonucléases.

Compléments

• D’autres éléments stimulant le NMD sont:
  • Une région 3′-UTR anormalement longue
  • Les codons sélénocystéines
  • Les cadres ouverts de lecture présents dans la région 5′-UTR
  • Un décalage programmé du cadre de lecture

💡 Astuce mémo

Codon stop prématuré → région 3′ exposée → dégradation de l’ARNm

📊 Tableaux de synthèse

Régulation IRE de la ferritine et de la transferrine